PRARENCANA PABRIK

PABRIK KOMPOSIT BENTONITE-

BIOCHAR UNTUK PURIFIKASI MINYAK

GORENG

KAPASITAS : 20.000 TON/TAHUN

Diajukan oleh:

Putri Dewi Hartatik NRP: 5203013006

Jessica Angelia Suhadi NRP: 5203013030

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA

SURABAYA

2017

ii

iii

iv

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH

Demi perkembangan ilmu pengetahuan, kami sebagai mahasiswa Universitas Katolik

Widya Mandala Surabaya:

Nama/NRP : Putri Dewi Hartatik / 5203013006

Jessica Angelia Suhadi / 5203013030

Menyetujui kerja praktek kami yang berjudul:

Pabrik Komposit Bentonite-Biochar Untuk Purifikasi Minyak goreng

Untuk dipublikasikan/ditampilkan di internet atau media lain (Digital Library

Perpustakaan Unika Widya Mandala Surabaya) untuk kepentingan akademik sebatas

sesuai dengan Undang-undang Hak Cipta. Demikian pernyataan persetujuan publikasi

karya ilmiah ini saya buat dengan sebenarnya.

Surabaya, 16 Juni 2017

Yang menyatakan

Putri Dewi Hartatik Jessica Angelia Suhadi

NRP. 5203013006 NRP. 5203013030

v

vi

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-

Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir Prarencana Pabrik yang berjudul

“Pabrik Komposit Bentonite-Biochar untuk Purifikasi Minyak Goreng dengan

Kapasitas 20.000 ton/tahun” dengan baik. Tugas Akhir ini merupakan salah satu

syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universita Katolik Widya Mandala Surabaya.

Selama pembuatan laporan Tugas Akhir ini, tentunya tak lepas dari pihak-

pihak yang turut memberikan kontribusi demi terselesaikannya laporan ini. Oleh

karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Felycia Edi Soetaredjo, Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I yang telah

memberikan banyak masukan dan meluangkan waktunya untuk memberikan

bimbingan dan pengarahan;

2. Ir. Suryadi Ismadji, Ph.D. selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan

banyak masukan dan meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan

pengarahan;

3. Ery Susiany Retnoningtyas, ST., MT. dan Sandy Budi Hartono, Ph.D selaku

dosen penguji;

4. Seluruh dosen dan staf Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas

Katolik Widya Mandala Surabaya, yang secara tidak langsung telah banyak

membantu penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir Prarencana Pabrik ini;

5. Orang tua penulis yang telah memberikan dukungan secara materi maupun non-

materi sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir Prarencana Pabrik ini,

serta pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu

Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir Prarencana Pabrik ini dapat

berkontribusi untuk kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, serta bagi para

pembaca.

Surabaya, 16 Juni 2017

Penulisi

viii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................................ii

LEMBAR PUBLIKASI ........................................................................................... iv

LEMBAR PERNYATAAN ...................................................................................... v

KATA PENGANTAR ............................................................................................ vii

DAFTAR ISI .........................................................................................................viii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... x

DAFTAR TABEL ..................................................................................................xii

INTISARI ............................................................................................................. xiii

BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................... I-1

I.1. Latar Belakang ............................................................................................. I-1

I.2. Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk .................................................................. I-2

I.3. Kegunaan dan Keunggulan Produk .................................................................. I-4

I.4. Ketersediaan Bahan Baku dan Analisis Pasar .................................................. I-4

I.5. Kapasitas Produksi .......................................................................................... I-6

BAB II. PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES .................................................. II-1

II.1. Pemilihan Bahan Baku dan Proses ............................................................... II-1

II.2. Uraian Proses ................................................................................................ II-4

BAB III. NERACA MASSA ............................................................................ III-1

BAB IV. NERACA PANAS.............................................................................. IV-1

BAB V. SPESIFIKASI ALAT .............................................................................V-1

BAB VI. LOKASI, TATA LETAK PABRIK & ALAT, INSTRUMENTASI,

DAN SAFETY ...................................................................................... VI-1

VI.1. Lokasi Pabrik .......................................................................................... VI-1

VI.2. Tata Letak Pabrik ................................................................................... VI-2

VI.3. Tata Letak Alat Proses .............................................................................. VI-5

VI.4. Instrumentasi ............................................................................................ VI-7

VI.5. Pertimbangan Keselamatan dan Lingkungan .............................................. VI-9

BAB VII. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH.................................... VII-1

VII.1. Unit Penyediaan Pengolahan Air ............................................................ VII-1

VII.2. Unit Penyediaan Listrik ....................................................................... VII-70

VII.3. Unit Penyediaan Bahan Bakar .............................................................. VII-76

VII.4. Unit Pengolahan Limbah ....................................................................... VII-79

BAB VIII. DESAIN PRODUK DAN KEMASAN ........................................... VIII-1

VIII.1. Desain Logo.......................................................................................... VIII-1

VIII.2. Desain Kemasan ................................................................................... VIII-2

VIII.3. Spesifikasi Produk ................................................................................ VIII-3

BAB IX. STRATEGI PEMASARAN ............................................................... IX-1

BAB X. STRUKTUR ORGANISASI .................................................................X-1

X.1. Struktur Organisasi .......................................................................................X-1

X.2. Distribusi Pekerjaan ......................................................................................X-2

X.3. Jadwal Kerja Karyawan ................................................................................X-3

X.4. Kesejahteraan Karyawan ............................................................................ X-14

BAB XI. ANALISA EKONOMI ....................................................................... XI-1

XI.1. Penentuan Modal Total atau Total Capital Investment (TCI) . . . . . . . . . . . . . . XI-1

XI.2. Penentuan Biaya Produksi Total atau Total Production Cost (TPC). .......... XI-2

XI.3. Analisa Ekonomi dengan Metode Discounted Cash Flow .......................... XI-3

XI.4. Perhitungan Rate of Return Investment (ROR) ........................................... XI-7

XI.5. Perhitungan Rate of Equity (ROE) ............................................................. XI-8

ix

XI.6. Waktu Pengembalian Modal (POT) ......................................................... XI-10

XI.7. Penentuan Titik Impas atau Break Even Point (BEP) ............................... XI-11

XI.8. Analisis Sensitivitas................................................................................. XI-12

BAB XII. DISKUSI DAN KESIMPULAN ....................................................... XII-1

XII.1. Diskusi .................................................................................................... XII-1

XII.2. Kesimpulan ............................................................................................. XII-3

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... DP-1

LAMPIRAN A .....................................................................................................A-1

LAMPIRAN B ..................................................................................................... B-1

LAMPIRAN C ..................................................................................................... C-1

LAMPIRAN D .....................................................................................................D-1

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1. Hubungan Antara Tahun dan Jumlah Produksi CPO .............................. I-7

Gambar VI.1. Lokasi Pabrik Komposit Bentonite-Biochar ...................................... VI-1

Gambar VI.2. Tata Letak Pabrik .............................................................................. VI-5

Gambar VI.3. Tata Letak Alat di Area Proses .......................................................... VI-6

Gambar VII.1. Skema Pengolahan Air ................................................................... VII-2

Gambar VII.2. Pompa I ....................................................................................... VII-30

Gambar VII.3. Pompa II ..................................................................................... VII-35

Gambar VII.4. Pompa III ...................................................................................... VII-41

Gambar VII.5. Pompa IV ..................................................................................... VII-46

Gambar VII.6. Pompa V ..................................................................................... VII-60

Gambar VII.7. Pompa VI ..................................................................................... VII-65

Gambar VII.8. Pompa VII ................................................................................... VII-70

Gambar VIII.1. Desain Logo Pabrik Komposit Bentonite-biochar ......................... VIII-1

Gambar VIII.2. Desain Kemasan Kemasan Produk Komposit

Bentonite-biochar 25 kg ...........................................................................VIII-2

Gambar VIII.3.Desain Kemasan Kemasan Produk Komposit Bentonite-biochar

600 kg ...................................................................................................... VIII-2

Gambar X.1. Struktur Organisasi Perusahaan ............................................................X-4

Gambar XI.1. Hubungan Antara Kapasitas Produksi dan Laba Sesudah Pajak......................... XI-12

Gambar A.1. Blok Diagram Proses di Tangki Pre-Treatment ....................................A-1

Gambar A.2. Blok Diagram Proses di Oven I ..........................................................A-4

Gambar A.3. Blok Diagram Proses di Crusher I dan Vibrating Screen I.....................A-5

Gambar A.4. Blok Diagram Proses di Belt Washer ..................................................A-8

Gambar A.5. Blok Diagram Proses di Oven II .........................................................A-9

Gambar A.6. Blok Diagram Proses di Crusher II dan Vibrating Screen II ................ A-11

Gambar A.7. Blok Diagram Proses di Tangki Pencampuran .................................... A-13

Gambar A.8. Blok Diagram Proses di Plate and Frame Filter Press.......................... A-15

Gambar A.9. Blok Diagram Proses di Oven III ....................................................... A-17

Gambar A.10. Blok Diagram Proses di Crusher III dan Vibrating Screen III............ A-19

Gambar A.11. Blok Diagram Proses di Reaktor Pirolisis ......................................... A-22

Gambar A.12. Blok Diagram Proses di Kondensor .................................................. A-26

Gambar C.1. Skema Warehouse .............................................................................. C-2

Gambar C.2. Exhaust Fan ........................................................................................ C-4

Gambar C.3. Skema Aliran Pompa I ....................................................................... C-12

Gambar C.4. Pompa I ............................................................................................ C-18

Gambar C.5. Sketsa Oven I ................................................................................... C-29

Gambar C.6. Crusher I ........................................................................................... C-31

Gambar C.7. Vibrating Screen I.............................................................................. C-33

Gambar C.8. Sketsa Oven II .................................................................................. C-38

Gambar C.9. Crusher II ......................................................................................... C-40

Gambar C.10. Vibrating Screen II .......................................................................... C-42

Gambar C.11. Probe sonicator ............................................................................... C-53

Gambar C.12. Skema Aliran Pompa II..................................................................... C-55

Gambar C.13. Pompa II ......................................................................................... C-61

Gambar C.14. Skema Oven III ................................................................................ C-66

Gambar C.15. Crusher III........................................................................................ C-69

Gambar C.16. Vibrating Screen III .......................................................................... C-70

xi

Gambar D.1. Chemical Engineering Cost Plant Indexes ............................................D-2

xii

DAFTAR TABEL

Tabel I.1. Komposisi Kimia Bentonite ................................................................. I-3

Tabel I.2. Produksi Tebu di Indonesia.................................................................. I-5

Tabel I.3. Data Produksi CPO 2008-2015 ............................................................ I-6

Tabel II.1. Beberapa Biomassa Untuk Pembuatan Biochar ................................... II-2

Tabel II.2. Jenis Proses Pirolisis Untuk Pembuatan Komposit............................... II-3

Tabel VI.1. Dimensi dan Luasan Area Pabrik ................................................... VI-4

Tabel VI.2. Keterangan Alat di Area Proses ...................................................... VI-7

Tabel VI.3. Jenis Instrumentasi yang Digunakan ............................................... VI-9

Tabel VII.1. Kebutuhan Air Sanitasi ............................................................... VII-3

Tabel VII.2. Total Kebutuhan Air .................................................................... VII-8

Tabel VII.3. Kebutuhan Listrik di Area Proses ............................................... VII-71

Tabel VII.4. Kebutuhan Listrik di Area Utilitas .............................................. VII-72

Tabel VII.5. Lumen Output Pabrik yang Dibutuhkan ....................................... VII-73

Tabel VII.6. Jenis Lampu dan Jumlah Lampu yang Digunakan........................ VII-75

Tabel VII.7. Kandungan Tar atau Bio-Oil Pabrik ............................................ VII-77

Tabel X.1. Perincian Jumlah Karyawan ............................................................ X-12

Tabel X.2. Jadwal Kerja Karyawan Shift Tiap Bulan ......................................... X-13

Tabel XI.1. Penentuan Total Capital Investment (TCI) ...................................... XI-2

Tabel XI.2. Biaya Produksi Total atau Total Production Cost (TPC) .................. XI-3

Tabel XI.3. Discounted Cash Flow .................................................................... XI-5

Tabel XI.4. Rate of Return Invesment (ROR) Sebelum Pajak ............................. XI-7

Tabel XI.5. Rate of Return Invesment (ROR) Setelah Pajak ............................... XI-8

Tabel XI.6. Rate of Equity (ROE) Sebelum Pajak .............................................. XI-9

Tabel XI.7. Rate of Equity (ROE) Setelah Pajak ............................................... XI-9

Tabel XI.8. POT Sebelum Pajak .................................................................... XI-10

Tabel XI.9. POT Setelah Pajak ....................................................................... XI-10

Tabel XI.10. Penentuan BEP .......................................................................... XI-11

Tabel XI.11. Hubungan Persentase Kenaikan Harga Bahan Baku terhadap

ROR, ROI, POT, serta BEP ............................................................................ XI-12

Tabel B.1. Data kapasitas panas komponen dalam J/mol.(K or ᵒC) ...................... B-2

Tabel B.2. Data kapasitas panas komponen dalam J/mol.K .................................. B-2

Tabel B.3. Data kapasitas panas komponen dari literature..................................... B-2

Tabel B.4. Kapasitas panas setiap atom dengan metode Kopp’s Rule ................... B-3 Tabel B.5. Data Hv komponen.......................................................................... B-3

Tabel C.1. Data-data Densitas Bahan yang Digunakan dalam Proses .................... C-1

Tabel D.1. Chemical Engineering Plant Cost Indexes .........................................D-1

Tabel D.2. Cost Index dari tahun 2016-2020 ........................................................D-2

Tabel D.3. Harga Alat Proses .............................................................................D-3

Tabel D.4. Harga Alat Utilitas ............................................................................D-4

Tabel D.5. Harga Pembangunan Bak Utilitas .....................................................D-5

Tabel D.6. Biaya Bahan Baku Rutin ..................................................................D-5

Tabel D.8. Biaya Listrik untuk Penerangan ........................................................D-8

Tabel D.9. Biaya Listrik untuk Alat Proses ........................................................D-9

Tabel D.10.Biaya Listrik untuk Alat Utilitas ..................................................... D-10

Tabel D.11.Rincian Gaji Karyawan ................................................................... D-13

ix

INTISARI

Tingkat kebutuhan pangan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya

laju pertumbuhan penduduk. Salah satu bahan pangan yang memiliki tingkat

konsumsi yang cukup tinggi dan terus mengalami peningkatan adalah minyak goreng.

Kenaikan jumlah penggunaan dan permintaan minyak goreng harus diimbangi

dengan jumlah produksi minyak goreng. Hampir seluruh produksi minyak goreng di

Indonesia menggunakan crude palm oil (CPO) sebagai bahan baku utama. Peranan

warna dalam pemasaran minyak goreng sangat penting, karena pada umumnya

konsumen menggunakan warna minyak goreng sebagai indikasi mutu. Untuk

menurunkan intensitas warna dari minyak goreng diperlukan adanya pemurnian

dengan cara pemucatan. Pemucatan minyak yang sering dilakukan adalah pemucatan

secara fisik dengan menggunakan adsorben yaitu bentonit atau bleaching earth.

Selain bentonite, terdapat beberapa jenis adsorben lainnya yang dapat

digunakan untuk proses pemucatan salah satunya adalah biochar. Bahan baku

pembuatan biochar merupakan biomassa yang memiliki kandungan karbon yang

tinggi. Salah satu biomassa yang memiliki kandungan karbon yang cukup tinggi

adalah ampas tebu. Selama ini, ampas tebu merupakan limbah pabrik gula yang

pemanfaatannya belum optimal. Oleh karena itu, pada prarencana pabrik ini

dimanfaatkan ampas tebu sebagai bahan baku pembuatan biochar untuk menambah

nilai guna dari ampas tebu itu sendiri.

Proses pemucatan minyak di industri minyak goreng biasanya berlangsung

dalam dua tahap yaitu adsorpsi dengan bentonit yang dilanjutkan dengan adsorpsi

menggunakan karbon aktif untuk meningkatkan kualitas penjernihan minyak. Oleh

karena itu, tujuan didirikannya pabrik komposit ini adalah mengkombinasikan

bentonit dengan biochar menjadi suatu adsorben yang memiliki kapasitas adsorpsi

yang lebih tinggi sehingga dapat meningkatkan efisiensi pada proses pemucatan

minyak.

Pada prarencana pabrik komposit Bentonite-biochar ini menggunakan proses

slow pyrolisis. Hal ini dikarenakan proses yang dilakukan akan menghasilkan jumlah

komposit yang lebih banyak dibanding kan dengan fast pyrolisis maupun flash

pyrolisis.Prarencana pabrik komposit Bentonite- biochar ini memiliki rincian sebagai

berikut:

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas (PT)

Produksi : Komposit Bentonite-Biochar

Kapasitas produksi : 20.000 ton komposit/ tahun

Hari Kerja Efektif : 330/tahun

Waktu Beroperasi : Tahun 2020 Bahan baku : Bentonite dan Ampas Tebu

Utilitas : Air = 1.286 m3/hari

: Listrik = 10.734,445 kW/hari

Jumlah tenaga kerja : 122 orang

Lokasi pabrik : Kecamatan Nogosari, Kabupaten Boyolali,

Provinsi Jawa Tengah

Luas Pabrik : 23.000 m2

x

Analisa ekonomi

Modal Tetap (FCI) : Rp 71.543.064.300

Modal Kerja (WCI) : Rp 14.598.046.400

Biaya Produksi Total (TPC) : Rp 192.581.041.300

Rate of Return (ROR) sebelum pajak : 27,51%

Rate of Return (ROR) sesudah pajak : 20,04% Pay Out Time (POT) sebelum pajak : 3 tahun 7 bulan 19 hari

Pay Out Time (POT) sesudah pajak : 4 tahun 5 bulan 29 hari

Break Event Point (BEP) : 40,72%